DE2800895C2 - Beheizungssystem für Industrieöfen, insbesondere Tunnelöfen der feinkeramischen Industrie - Google Patents

Description

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Wärmeverluste. Die in der Vorwärmzone angeordneten Hochgeschwindigkeitsbrenner bringen Wärme in den Ofen hinein, wo die Nutzung der bereits vorhandenen fühlbaren Wärme des Abgases schon Schwierigkeiten bereitet, und verursachen durch die Vergrößerung des Abgasvolumens weitere Abgaswärmeverluste.

Bei Verwendung von Flammenbrennern, die im Hohlpodium ausbrennen, wird die Wärme an Stellen entbunden, wo sie nur zu einem Teil benötigt wird. Das führt zu starker thermischer Beanspruchung der Tunnelofenwagenpluteaus, weswegen deren Haltbarkeit gering und die Wärmeverluste (sowohl in Form von Speicherverlusten im Plateau als auch von Durchgangsverlusten) groß sind. Gleiches gilt bei Verwendung von Hochgeschwindigkeitsbrennern über die gesamte Brennzone von Glattbrandtunnelöfen. In diesem Anwendungsfall treten außerdem durch den starken Ansaugeffekt Probleme beim Erreichen der gewünschten hohen Temperaturen auf. Bei Brennern mit in der Wand befindlicher Verbrennungskammer wird die Wärme weitgehend in der Wand entbunden, wodurch ein wesentlicher Teil c'üs Mauerwerkes für die isolierung unwirksam wird, zur ausreichenden Isolierung also enorme Wanddicken nötig sind.

Mit den in der neutralen und in der Reduktionszone feinkeramischer Glattbrandtunnelöfen bisher eingesetzten Brennern ist im Hochtemperaturbereich nur ein verhältnismäßig geringer Wärmeübergang zu erreichen, weswegen nur weit kleinere Aufheizgeschwindigkeiten möglich sind als sie von den Materialeigenschaften des Brenngutes und der Brennhilfsmittel her oberhalb 1100° C zulässig wären.

Der Einsatz von Strahlungsbrennern im Hochtemperaturbereich von Glattbrandtunnelöfen war bisher nicht möglich, da infolge des fehlenden Strahlimpulses der Flamme die Vergleichmäßigung der Ofenatmosphäre nicht gewährleistet werden konnte.

Zur Abgasdämmung von der Kühlzone mittels Schiebeluft sind enorme Luftmengen nötig, da ein großer Anteil über Undichtigkeiten (vor allem an den Sandtassen und den Wagenstößen) ungenutzt entweicht und so hohe Wärmeverluste verursacht werden.

Ziel der Erfindung ist es, die Ofenleistung zu steigern bei gleichzeitiger starker Senkung des spezifischen Wärmebedarfes, den Anteil fehlerhaften Brenngutes graduell zu verbessern, die Laufzeit der Brennhilfsmittel und der Tunnelofenwagenplateaus wesentlich zu vergrößern und die spezifische Ofenmasse zu vermindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, das Beheizungssystem für Tunnelöfen der feinkeramischen Industrie so /u gestalten, daß eine bessere Ausnutzung der so fühlbaren Abgaswärme durch Erhöhung der Relativgeschwindigkeit des Abgases zum Brenngut in der Vorwärmzone eintritt sowie ein intensives Durchmischen der Ofenatmosphäre mit der Verbrennungsluft in der Oxydationszone erfolgt und daß in der Reduktionszone und in der neutralen Zone der Wärmeübergang verbessert, die Aufheizzeit verkürzt und die Oberflächenwärmeverluste vermindert werden sowie ein Maximum an fühlbarer Wärme aus der Kühlzone zur Verbrennungsluftvorwärmung und Trocknerlufterzeugung genutzt wird. Die gestellte Aufgabe wird gelöst durch ein Beheizungssystem mit den kennzeichnenden Merkmalen des Palentanspruches.

In der Vorwärw.one werden mit Hilfe von in der Decke angeordneten kontinuierlich bzw. pulsierend betriebenen Druckluftdüsen die heißen Gase aus der oberen Ofenzone beidseitig durch die Seitenwandspalte sowie durch gegebenenfalls zusätzlich in den Seitenwänden dafür angeordnete nischenförmige Erweiterungen nach unten gedrückt (aerodynamische Abgasumwalzung). Dadurch wird die durch den thermischen Auftrieb verursachte Schichtung der Ofengase beseitigt, die Gasgeschwindigkeit relativ zum Brenngut wird vergrößert Dadurch wird das Brenngut gleichmäßig erwärmt und die fühlbare Wärme des Abgases weitgehend ausgenutzt

In der Oxydationszone sind Hochgeschwindigkeitsbrenner in der Decke beidseitig über den Seitenspalten angeordnet die im mittleren Temperaturbereich eine Vergleichmäßigung der Temperatur und der Zusammensetzung der Ofenatmosphäre über den Ofenquerschnitt bei gleichzeitiger Verbesserung des konvektiven Wärmeüberganges gewährleisten; zur ungehinderten Strahlausbreitung in den Seitenspalten können diese nischenförmig erweitert sein, in Höhe des Hohlpodiums können die Nischen zum Schutz des Labyrinths vor thermischer Überlastung mit Umlepl"Orrichtung versehen sein.

Im Bereich der neutralen und der Reduktionszone werden Strahlungsbrenner eingesetzt die von der Dekke und/oder von beiden Ofenwänden aus das Bi enngut im wesentlichen durch Strahlung erhitzen, wobei die Wärme dort entbunden wird, wo man sie benötigt so daß eine unnötige Aufheizung der Ofenwand und des Tunnelofenwagenplateaus vermieden wird. Dadurch kann ein guter Wärmeübergang und folglich eine hohe Aufheizgeschwindigkeit realisiert werden. Die Strahlungsbrenner können kombiniert werden mit deckenseitig über den Seitenspalten angeordneten Hochgeschwindigkeitsbrennern, damit eine weitgehend homogene Ofenatmosphäre in diesem Bereich gewährleistet wird.

In der Kühlzone wird oberhalb der mit Kühlluftrohren bestückten Hohlräume der doppelwandig ausgeführten Seitenwände durch Druckluftdüsen der konvektive Wärmeaustausch zwischen Brenngut und aufzuwärmender Luft intensiviert

Die mittels vorgenannter Düsen in die Kühlzone eingebrachte Druckluft baut ein Druckpolster auf, welches das Einströmen von Brennzonenabgas in die Kühlzone verhindert.

In der Vorwärmzone, der Kühlzone und dem mit Hochgeschwindigkeitsbrennern bestückten Teil der Brennzone wird durch einen beim Regalbau und beim Besetzen freizulassenden Miueflängsspalt im Besatzstapel die Zirkulation der Ofenatmosphäre (in den Seitenspalten abwärts, im Hohlpodium von beiden Seiten zur Mitte, im Mittetspalt aufwärts und im Deckenspalt in beiden Richtungen nach außen) unterstützt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 Längsschnitt durch einen Glattbrandtunnelofen,

F i g. 2 Schnitt A -A der Vorwärmzone nach F i g. 1,

F i g. 3 Schnitt B-B der Öxydations- und der Reduktionszone nach Fig. 1,

Fig.4 Schnitt C-Cder Kühlzone nach Fig. 1.

In der Vorwärmzone wird durch Druckluftdüsen 1, die in der Decke beidseitig über dem Deckenspalt angeordnet sind, mit einem Strahlimpuls im Seitenspalt bzw. dafür im Seitenspalt vorgesehenen Nischen heißes Abgas nach unten geführt und in das Hohlpodium 2 eingeblasen, um die Temperatur über den Ofenquerschnitt zu

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vergleichmäßigen, den konvektiven Wärmeübergang zu verbessern und die fühlbare Wärme des Abgases besser zu nutzen. Etwa 6 mVh Luft je Düse werden bei Umgebungstemperatur und ca. 6 kPa Überdruck eingesetzt. In der Ofendecke der Oxydationszone sind Hochgeschwindigkeitsbrenner 3 derart angeordnet, daß sie in beiden Seitenspalten abwärts brennen bzw. in dafür vorgesehenen Erweiterungen der Seitenspalten abwärts brennen, wobei ihre Abgase aus dem Deckenspalt Abgas ansaugen, sich mit diesem innig vermischen, für eine Nachverbrennung der reduzierenden Komponenten des Abgases aus dem Deckenspalt sorgen und einen intensiven konvektiven Wärmeübergang ermöglichen.

Die Reduktions- und die neutrale Zone sind beidseitig mit Strahlungsbrennern 4 ausgerüstet, deren strahlende Flächen oberhalb des Hohlpodiums angeordnet sind, wobei die Wärmeentbindung dort erfolgt, wo sie benötigt wird, hinander gegenüberliegende Brenner werden versetzt angeordnet Deckenseitig über den Seitenspalten sind Hochgeschwindigkeitsbrenner 3 zur Vergleich- mäßigung der Ofenatmosphäre eingebaut

In die Decke der Kühlzone sind oberhalb der mit Kühlluftrohren bestückten Hohlräume der doppelwandig ausgeführten Seitenwände Druckluftdüsen 1 installiert, die durch ihren Impuls die durch Temperaturunter- schiede der als Wärmeübertragungsmedium dienenden Luft verursachte Zirkulation und damit den konvektiven Wärmeaustausch intensivieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

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   keitsbrenner im Bereich der Vorwärmzone eingesetzt,

   Patentanspruch: deren mit hohem Impuls in den Ofenraum strömende

   Gase die Ofenatmosphäre umwälzen (Keram.Z.24 Beheizungssystem für Industrieöfen, insbesondere (1972) 1I.S. 633—636).

   Tunnelofen der feinkeramischen Industrie, beste- 5 Außerdem ist bekannt, daß durch z. B. im Fuchs bend aus einer Vorwärmzone, einer Brennzone mit rhythmisch betätigte Drosselorgane die gleichförmige Hochleistungsbrennern und einer Kühlzone, da- Strömung der Ofenatmosphäre gestört und sr> ein Verdurch gekennzeichnet, daß mischungseffekt erzielt werden kann (DD 100 800).

   Ferner ist bekannt, einen Mischungseffekt durch eine

   a) in der Vorwärmzone mit Druckluft kontinuier- io oder mehrere der Längs- oder Hauptströmung überla-Iich oder verdichtetem Abgas pulsierend betrie- gerte pulsierende oder in der Richtung wechselnde Zubene Düsen in der Decke beidseitig direkt über satzströmungen zu erzielen, die mittels außenliegender den Seitenspalten oder über speziell dafür in Gebläse erzeugt werden (Sprechsaal 105 (1972), S. 115). den Seitenwänden ausgesparten Nischen, die in Die für den Glattbrandprozeß benötigten hohen Tem-Höhe des Hohlpodiums jeweils eine Umlenk- 15 peraturen können durch direkte Beheizung der Tunnelvorrichtung aufweisen, angeordnet sind, öfen mittels Gas oder öl erreicht werden.

   b) in der sich anschließenden Oxydationszone, Es ist bekannt, zu diesem Zweck Brenner zu verwenspeziell im Temperaturbereich bis 1050"¹C, an den, deren Brennkammer in die Ofenwand eingebaut sich bekannte Hochgeschwindigkeitsbrenner wird, aus der die Abgase über eine oder mehrere öffanakjg den Düsen der Vorwännzone in der 20 nungen in den Tunnel gelangea Es ist auch bekannt. Decke angeordnet sind. Flammenbrenner zu verwenden, die als Verbrennungs-

   c) in dem sich anschließenden Temperaturbereich raum das zwischen Tunnelofenwagenplateau und der Brennzone Strahlungsbrenner in der Decke Brenngutstapel ausgesparte sogenannte Hohlpodium und/oder in beiden Ofenwänden in Komöina- nutzen. Ferner ist bekannt, die gesamte Brennzone mit tion mit Hochgeschwindigkeitsbrennern ange- 25 den bereits υ. a. Hochgeschwindigkeitsbrennern zu beordnet sind, wobei die Deckenanordnung der stücken (DE-AS 24 J 9 093).

   Hochgeschwindigkeitsbrenner analog den Du- Aus der Metallurgie ist der Einsatz von Strahlungs-

   sen ausgeführt ist und brennern für Erwärmungsprozesse zur Intensivierung

   d) die in der Kühlzone mit Druckluft kontinuier- des Wärmeüberganges bekannt Für den Betrieb der lieh otf τ impulsweise betriebenen Düsen in der 30 Kühlzone von Tunnelofen ist bekannt, zur Verbesse-Decke beidseitig über den luftführenden Reku- rung des Kühleffektes und zur Vermeidung der Abströperatorrohren oder den Seitenspalten angeord- mung von Verbrennungsabgasen aus der Brenn- in die net sind. Kühlzone an der Ofenausfahrt sogenannte Schiebeluft

   einzublasen. Außerdem ist bekannt, eventuell in die

   35 Kühlzone übertretende Verbrennungsabgase über sogenannte Dunst- oder Entschwefelungskamine abzuleiten. In der Praxis ist es üblich, bei der Brenngutkühlung

   Die Erfindung ist anwendbar für Industrieöfen, insbe- zur Intensivierung des konvektiven Wärmeüberganges sondere für kontinuierlich betriebene Tunnelofen, in de- Dichteunterschiede zu nutzen zwischen der Luft in den nen das Wärm- oder Brenngut nach genau vorgegebe- 40 Brenngutstapeln und in den mit Kühlrohren bestückten ner Temperatur-Zeit-Kurve zu behandeln ist sowie g?- Hohlräumen der doppelwandig ausgeführten Seitengebenenfalls außerdem hohe Anforderungen an die Ein- wände.

   haltung bestimmter Ofenraumatmosphären gestellt Allen bisher bekannten Beheizungssystemen von

   werden. Speziell ist die Erfindung in Glattbrandtunnel- Tunnelofen haften wesentliche Nachteile an. Zum optiöfen der feinkeramischen Industrie und der Sanitärkera- 45 malen Tunnelofenbetrieb gehört die möglichst weitgemikindusirie anwendbar. hende Ausnutzung der fühlbaren Wärme des Abgases.

   Zur Vergleichmäßigung des Temperaturfeldes über Speziell im Porzellanglattbrandtunnelofen muß außerden Tunnelofenquerschnitt in der Vorwärmzone ist es dem das Brenngut möglichst gleichmäßig vorgewärmt bekannt, annähernd über die gesamte Länge der Vor- werden, um die im jeweiligen Temperaturbereich zuläswärmzone stufenweise das Abgas in den Fuchs zu sau- 50 sigen Temperaturgradienten nicht zu überschreiten, da gen. Bekannt ist außerdem, Ofengase aus dem heißeren insbesondere die Brennhilfsmittel (d. h. teilweise bis Oberteil mittels Gebläse abzusaugen und - über Rohr- 90% des Besatzes) hiergegen sehr empfindlich sind (sie leitungen verteilt - an der Ofensohle wieder zuzufüh- halten z. T. weniger als 10 Ofenreisen), ren. Teilweise wird auch umgekehrt verfahren (DE-AS Die bisherigen Lösungen werden diesen Forderungen

   21 f0 603). 55 nur ungenügend gerecht. Die Deckengängigkeit der

   Es wird auch Warmluft aus der Kühlzone des Ofens Abgase wird nur wenig gemindert: das Abziehen heißer mittels Gebläse über Rohrleitungen in die Vorwärmzo- Abgase vergrößert den Abgaswärmeverlust; die prakne eingeblasen, um das Volumen der die Vorwärmzone tisch über die gesamte Vorwärmzone anliegende Saudurchströmenden Gase zu vergrößern und die Tempe- gung in Höhe des Hohlpodiums führt zu starken Falsch-,3 ratur- und Strömungsverhältnisse über den Querschnitt 60 lufteinbrüchen. Auch den bisher effektivsten Lösungen,

   ;| zu vergleichmäßigen bzw. durch Erzeugung eines Strö- den außenliegenden Gebläsen sowie den Hochge-

   mungswiderstandes an der Decke die Längsströmung schwindigkeitsbrennern haften wesentliche Nachteile der heißen Abgase nach unten abzulenken. Ähnliche an. Übliche Heißgasgebläse sind nur bis zu mittleren Wirkungen werden durch das in der DE-OS 21 22 082 Temperaturen einsatzbar. Sie sowie die teuren Spezialangeführte Einblasen von Luft- oder Heißgasstrahlen in 65 anfertigungen für höhere Temperaturen sind sehr stördie freien Räume zwischen den Besatzstapeln erreicht. anfällig und haben nur geringe Laufzeiten. Sie verursa-

   Ferner werden bei direkt mit Gas bzw. Öl befeuerten chen durch das Gebläse selbst und durch die crfordcrli-Tunnelöfen zum gleichen Zweck Hochgeschwindig- chen Rohrleitungen zudem trotz Isolierung zusätzliche .